Fotoplotr

[gaminn]

Ahoj,
chci si postavit zařízení na vykreslování obrazců na světlocitlivý film - fotoplotr. Princip zařízení je jednoduchý - buben, na kterém je upevněný film, se otáčí konstantní rychlostí (např. 10 ot/s), podél osy bubny se pohybuje laserová hlava, která obrazec na film vykresluje. Chtěl bych dosáhnout přesnosti vykreslování obrazce alespoň 30 um na rozměry bubnu délka 300 mm, průměr 125 mm. Co se mechanické části týče, tak přesnost zařízení bude ovlivňovat házivost bubnu a přesnost posuvu laserové hlavy. Zde jsou první nákresy, které jsem udělal:





(Omlouvám se, nejsem strojař, umím kreslit pouze v Google SketchUp.)

Abych obrázky popsal - buben je poháněný motorkem přes řemen. Plošinka s laserem pojíždí podél bubnu na dvou vodicích tyčích, je poháněna kuličkovým šroubem, ten zase krokovým motorem. Konstrukci si představuji hliníkovou.

Jak už jsem psal nejsem strojař, takže prosím o připomínky ke konstrukci a s výběrem součástí:

1) Jaký průměr kuličkového šroubu, jakou matici (předepnutí?).
2) Jaký průměr vodicích tyčí, jaké pojezdy?
3) Jaká ložiska? Představuji si, že na volné konce bubnu a kuličkového šroubu přijde např. ložisko http://www.cncshop.cz/jednorada-kulicko ... lym-stykem" onclick="window.open(this.href);return false; , které se vecpe do přesně obrobené díry. Na druhý konec bubnu a kuličkového šroubu bych pak dal ložiskovou jednotku s pevým uchycením http://www.cncshop.cz/wbk-loziskova-jed ... e-uchyceni" onclick="window.open(this.href);return false; .
4) Byl by předběžně někdo ochotný mechanickou část vyrobit a zkompletovat (upevnit buben a posuvnou část)?

Děkuji za postřehy

[yetti]

Zdravím,
jeden odkaz pro inspiraci http://www.franksworkshop.com.au/Electr ... lotter.htm" onclick="window.open(this.href);return false;


Yetti

[gaminn]

Podobnost s mým návrhem čistě náhodná = z této stránky v podstatě výhradně čerpám. Ten fotoplotr ale není dokončený a rozhodně není nijak detailně popsán, takže stejně potřebuji pomoc zdejších odborníků, jinak jsem bez šance.

[Kio]

Bych klidně vycházel z konstrukce nakreslený na tý stránce, ale dostat se na 30 mikro s přesností je podle mně těžce nereálný.
řemenovej pohon bubnu nebude mít v tomhle rozlišení lineární "přenos" a při posunu jedním nebo druhým směrem určitě nebude poloha opakovatelná v požadovan přesnosti.
Otázka je proč mít tak vysokou přesnost. Stejně ten paprsek laseru bude rozměrově jinde a troufm si říct, že jedna desítka je s ohledem na ten paprsek naprosto dostačující.

[gaminn]

Snažím se maximálně vyjít z té jeho konstrukce, bohužel tam ale autor nemá dopodrobna vše rozepsané. A já se svými nulovými strojařskými znalostmi nevím, jestli mohu koupit ta ložiska, o kterých jsem se zmínil, a jestli se upevňují tak, jak si představuji, aby se dosáhlo toho, že rotující válec bude minimálně házet nebo aby byla dosažena co největší rovnoběžnost osy válce a vodicích tyčí/kuličkového šroubu. Dále pak nemám moc představu o tom, jaký průměr by měly mít vodicí tyče a kuličkový šroub tak, aby se třeba vlastní vahou zbytečně neprohýbaly a na druhou stranu, aby nebyly zbytečně mohutné a zabíraly tak zbytečně prostor.

Co se týče té přesnosti, tak řemenový pohon válce ji nijak neovlivní - válec není natáčený na určitou polohu, motor jej pouze pohání a udržuje na konstantních otáčkách. Poloha válce je měřena enkodérem s např. 1000 pulsy na otáčku. Frekvence těchto pulsů je pak dále ještě elektronicky vynásobena např. 8, takže se lze dostat na přesnost i několik desítek mikronů při daném obvodu válce. Velikost paprsku laseru musí být co nejmenší, to je jasné, s pomocí optiky jej bude nutné co nejvíce zaostřit.


Abych měl tedy úplně konkrétní otázky:
1) Ložiska - Je na volný konec válce a kuličkového šroubu vhodné koupit http://www.cncshop.cz/jednorada-kulicko ... lym-stykem" onclick="window.open(this.href);return false; a na pevný konec http://www.cncshop.cz/wbk-loziskova-jed ... e-uchyceni" onclick="window.open(this.href);return false; ?
2) Bude na pojezd laserové hlavy stačit jedna podepřená tyč 12 mm s jedním domkem? Měl by mít domek nastavitelnou vůli?
3) Kuličkový šroub 16 mm, matice předepnutá nebo stačí nepředepnutá?
4) Je dobré všechny ty věci kupovat na eBay? Myslím s ohledem na jejich kvalitu, nepřesnosti, vůle, životnost apod.

[Kio]

Z hlediska robusnosti konstrukce bych si s tím nedělal velkou hlavu. Cokoliv co se prodává bude dostatečně tuhé .. si myslím že 12mm tyče bohatě dostačují.. protože ten laser má hmotnost 00 nic. Nedochází k obrábění, takže jediná přenášená síla je hmotnost konstrukce.
Ten válec má průměr 125 .. tj obvod cca 400 .. při enkodéru 1k/otáčku je rozlišení 0.25mm.
Jelikož nemáte strojní zkušenosti a předpokládám že ani zázemí .. co šáhnout po nějaké starší tiskárně, vyrabovat zní celý posuv a jenom dořešit válec ?

ad otázky:
1) Ložiska - Je na volný konec válce a kuličkového šroubu vhodné koupit http://www.cncshop.cz/jednorada-kulicko" onclick="window.open(this.href);return false; ... lym-stykem a na pevný konec http://www.cncshop.cz/wbk-loziskova-jed" onclick="window.open(this.href);return false; ... e-uchyceni ?
z principu na volný konec stačí kuličkové ložisko .. nemusí mít kosoúhlý styk, na pevný konec dvě ložiska s kosoúhlým stykem. Tak jako tak ty ložiska musí být v domku a to na obou koncích. S ohledem na zatížení bych to nehrotil.

2) Bude na pojezd laserové hlavy stačit jedna podepřená tyč 12 mm s jedním domkem? Měl by mít domek nastavitelnou vůli?
nebude ... v případě podepřené tyče nebo nepodepřené tyče není nijak řešeno uchycení proti pootočení ... proto musí být systém dvou tyčí. Pokud má být jeden vodící element, tak lze použít lineární vedení se čtyřmi oběhovými drahami a jeden vozík. Vzhledem k silám je předepínání vozíku v této aplikaci nesmysl.

3) Kuličkový šroub 16 mm, matice předepnutá nebo stačí nepředepnutá?
stačí nepředepnutá ... osobně bych volil menší šroub a jemnější stoupání, nebo řemenový posuv

4) Je dobré všechny ty věci kupovat na eBay? Myslím s ohledem na jejich kvalitu, nepřesnosti, vůle, životnost apod.
je to asi jedno ... v tomto případě zatížení je proti tomu co ty komponenty zvládnou nulové, prašnost taky ... v podstatě se tomu nedá moc ublížit.

[gaminn]

Ne, nemám žádné potřebné strojní vybavení... Vlastní zkonstruování bych si objednal u někoho z fóra, měl-li by někdo zájem. Doufám, že ano, jinak jsem skončil... Tiskárnu rabovat nechci, myslím, že bych těžko dosáhl rozumné přesnosti.

Enkodér - zjišťováním nikoliv pulsů ale i hran signálů z obou kanálů enkodéru a dále pak násobením frekvence fázovým závěsem lze přesnost dosti podstatně vylepšit. Těch 1000 pulzů na otáčku lze bez problému vynásobit, jak už jsem psal, třeba osminásobně.

Díky za odpovědi na ty otázky, přesně to jsem potřeboval.

Jenom jedna věc, píšeš:

"v případě podepřené tyče nebo nepodepřené tyče není nijak řešeno uchycení proti pootočení"

laserová hlava bude uchycena jak k domku na vodicí tyči, tak k matici kuličkového šroubu. Takže se přece otáčet nemůže... Nebo mi něco nedochází?

[Kio]

Možná bych začal tím, zda se jedná o produkční stroj, nebo o hobby záležitost.
V případě hobby záležitosti by opravdu nebylo od věci začít funkčním bastlem a na něm vyzkoušet základní princip a vychytat koncepční mouchy a elekttrickou funkčnost a začít studovat věci kolem strojní konstrukce, prohlídnout si různý řešení tady na fóru a prozkoumat dostupné strojní vybavení v blízkém okolí. Pokud by to měl někdo vyrábět "na klíč" včetně konstrukce tak se stejně jedná o docela velkej ranec peněz.
Nepřišel jsem sice nikdy do styku s technologií laserovýho plotterování, ale připadá mi ta kontrukce zbytečně robusní vzhledem k tomu co to má ve finále dělat.

Ad uchycení hlavy k posuvovýmu šroubu ... asi by to mohlo fungovat, ale obávám se že by to mohlo jako celek malinko se systémem houpat. Takovýto způsob uchycení posuvu jsem zatím nikde neviděl.

[gaminn]

Jedná se o hobby mašinku. Uvažuji o tom udělat prototyp konstrukce ze dřeva (mdf). Malinko ale pochybuji, že se mi podaří jej vyrobit s dostatečnou přesností - nemám vybavení, abych doma udělal úplně kolmý řez, vyvrtal přesně díru atd, takže by to celé pachtění s prototypem mohla být vlastně ztráta času. Uvidíme, budu se snažit konstrukci vyřešit co nejjednodušeji, poptám cenu a pokud mě nezruinuje, tak půjdu hned do ostré konstrukce z hliníku.

[ledvinap]

(take nejsem strojar )

1) Jaký průměr kuličkového šroubu, jakou matici (předepnutí?).

Podle me je kulickovy sroub zbytecny. Navic bude mit velike stoupani, takze budes muset prevodovat krokovy motor (po 5mm stoupani ti vychazi krok 24um). Osobne bych zkusil sehnat nejakou tyc s presnym zavitem a malym stoupanim, na to udelat nejakou vhodnou matici. Mozna by stacilo vyriznout zavit do plastu, pak ji preriznout a predepnout pruzinou/sroubkem.

2) Jaký průměr vodicích tyčí, jaké pojezdy?

Nebylo by nejsnazsi rozebrat nejaky vhodny scanner/kopirku a cele vedeni vytezit z nej? Vetsinou je pouzite bronzove pouzdro na jedne tyci, na druhe je jen pritlacena rovna plocha.
Pouziti sroubu jako jednoho uchyceni vhodne nebude, sroub nemusi byt presne rovny a 'houpal' by ti laserem. Naopak bych hledal nejake pruzne spojeni matice-vozik laseru, aby se tohle neprojevovalo.

3) Jaká ložiska? Představuji si, že na volné konce bubnu a kuličkového šroubu přijde např. ložisko http://www.cncshop.cz/jednorada-kulicko ... lym-stykem" onclick="window.open(this.href);return false; , které se vecpe do přesně obrobené díry. Na druhý konec bubnu a kuličkového šroubu bych pak dal ložiskovou jednotku s pevým uchycením http://www.cncshop.cz/wbk-loziskova-jed ... e-uchyceni" onclick="window.open(this.href);return false; .

Mozna je to zbytecne predimenzovane. Nestacilo by jedno deep-grove k motoru napevno a na druhou stranu opet deep-grove predepnute pruzinou? Jen nevim, jak zajistit souosost loziska s pruzinou.


Osobne bych se snazit udelat vedeni laseru tak, aby se vicemene posouval jen po jedne hlavni tyci a byl k ni co nebliz. Druhou tyc mit celkem daleko a pouzivat ji jen jako referencni rovinu (dosedat na ni plochou). Pak se ti vetsina nastaveni zredukuje na vyrovnani rovnobeznosti hlavni vodici tyce a osy povrchu valce.

[gaminn]

1) Ta závitová tyč s předepnutou maticí se mi kvůli ceně zamlouvá. Našel jsem nějaké trapezoidní tyče s tolerancí 7e dle DIN 103. Mohl by mi někdo kolik má takový závit chybu stoupání na určitou délku (kolik um na např. 300 mm délku závitu)? Už půl hodiny hledám, ale marně, našel jsem jen tolerance průměrů takové závitové tyče. Na eBay jsem našel závitové tyče se závitem "acme" ve třídě 2G - jaká je chyba ve stoupání?

Ještě k tomu předepnutí - nevím, ale možná by u fotoplotru ani nemuselo být, protože hlava laseru se pohybuje pouze jedním směrem.

2) Doma mám scanner, tam se hlava pohybuje pomocí řemínku na jedné tyči uprostřed, ve vodorovné poloze je udržována tím, že se opírá o sklo. To nebude to pravé, ale lepší scannery/kopírky to budou mít možná líp. Omrknu to, až se k nějaké dostanu.

3) Nevím, co je mysleno tím předepnutím. Představuji si to správně tak, že šroub v ložisku je od tohoto ložiska odtlačován pružinou?

Moc děkuji za reakci, zase jsem o něco chytřejší.

[QNX]

Asi by stačilo to nepřesnost závitové tyče změřit a udělat korekce jenom softwarově. Ta délka není zase tak velká, tak by to při troše štěstí mohlo být nastavení pouze jediného parametru (skutečné stupání).

[ledvinap]

Jeste me napadla jedna vec. Zkus si napsat rovnice pro vykresleni tecky na filmu pro obecne nerovnobezne vodici tyce (jednu asi uvazuj jen jako 1d omezeni), spocitej si 'hloubku ostrosti' pro laser (o kolik muzes byt mimo presne ohnisko aniz by ti vadila velikost tecky) a spocitej si, jak moc muze byt cela masinka nepresna, ale softwarove to jde kompenzovat.
Nepocital jsem to, ale mam intuitivni pocit, ze by to mohlo dopadnout tak, ze presnost sestaveni masiny muze byt na nekolik desetin (peclive vrtana MDF) a zbytek dotahne kalibrace v software. Prinejmensim pro me je zajimavy SW vetsi vyzva nez mechanika
Rozhodne si spocti, jak presny potrebujes valec. Jeho obrobeni muze byt nejdrazsi cast celeho zarizeni.

Loziska jsem myslel tak, ze jedno je napevno, druhe je tlacene za neotacejicise cast pruzinou. Loziska stejne budes muset nejak axialne zatizit, jinak budou mit vuli. (procti si SKF stranky, vsechno tam velmi srozumitelne resi).

Take si rozmysli mechanismus pohonu bubnu. Abys z enkoderu dostal presnou pozici (pro 30um potrebujes 13000 hran na otacku), potrebujes celkem konstantni rychlost otaceni. Resilo se to u magnetofonu, gramofonu, rozmitacich hlav v laserovce a reseni jsou vetsinou dost masivni. Z krokoveho motoru bych mel strach.

[gaminn]

QNX: To by určitě šlo

ledvinap: Při nerovnoběžnosti válce a hlavy laseru o 0,2 mm, ohniskové vzdálenosti 40 mm a průměru zaostřovaného paprsku 2 mm se původně zaostřená ploška laseru zvětší o 0,01 mm. To není až tak nic hrozného. Taky je ale otázka, jak moc se mi podaří laser zaostřit, abych se neukázalo, že to nebude žádná sláva a sháněl bych pak každou desetinku. Mám prozatím objednané levné lasery a čočky z ebaye, tak uvidíme, co s nimi půjde podniknout. Zaostřit na laser na 30 um plošku by neměl být problém, samozřejmě je ale otázka, jestli to, co přijde z Číny, bude takové zaostření umožňovat.

Jak moc přesné bývají trubkové profily z hliníku (průměr 125 mm)?

Buben chci pohánět modelářským synchronním motorem s permanentními magnety. Elektroniku k řízení motoru si udělám (resp. ji už mám). Kolísání rychlosti by mohlo potlačit zpřevodování do pomala a velký moment setrvačnosti válce. Vyzkoušíme, uvidíme

[ledvinap]

ledvinap: Při nerovnoběžnosti válce a hlavy laseru o 0,2 mm, ohniskové vzdálenosti 40 mm a průměru zaostřovaného paprsku 2 mm se původně zaostřená ploška laseru zvětší o 0,01 mm. To není až tak nic hrozného. Taky je ale otázka, jak moc se mi podaří laser zaostřit, abych se neukázalo, že to nebude žádná sláva a sháněl bych pak každou desetinku. Mám prozatím objednané levné lasery a čočky z ebaye, tak uvidíme, co s nimi půjde podniknout. Zaostřit na laser na 30 um plošku by neměl být problém, samozřejmě je ale otázka, jestli to, co přijde z Číny, bude takové zaostření umožňovat.

Ale tvuj vypocet vychazi z linearniho ostreni. Aspon myslim. A i tak jsi na toleranci +-.2mm, coz uz je s gumovou palickou na to MDF

Na ukazovatka bych se vykaslal, porid si optiku z laserove tiskarny/kopirky. Je precizni, s chladice, da se zaostrit. Jen vymenit diodu za neco viditelneho (i v gme.cz maji diody ve spravnem pouzdre. Nebo laser z DVD-ROM (ne RW)).

Buben chci pohánět modelářským synchronním motorem s permanentními magnety. Elektroniku k řízení motoru si udělám (resp. ji už mám). Kolísání rychlosti by mohlo potlačit zpřevodování do pomala a velký moment setrvačnosti válce. Vyzkoušíme, uvidíme

modelarske motory maji spatne magnety, bude ti to skakat. Osobe bych pouzil spindle motor z harddisku, uz ma precizni loziska a je optimalizovany na linearni otaceni. A nahon bych klidne zkusil gumovy reminek primo na valec.